汪耀佳

摘 要：随着气象现代化的推进，崇阳气象观测网络已全部覆盖辖区内各乡镇。区域自动气象站数量越来越多，布点越来越密集，对自动站数据质量的要求也越来越高；在区域自动气象站业务纳入气象业务考核后，区域气象自动站的保障工作更是面临着新的挑战。本文主要介绍崇阳县气象局在区域自动站保障工作中遇到的常见故障，如电池电量低缺报、GPRS信号弱缺报、多次降水过程总降水量偏小等，通过分析这些故障原因，对今后保障人员的维修工作提供参考依据。

关键词：自动气象站；故障判断；气象保障

中图分类号：P415.1+2 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170826001

引言

伴随着气象现代化的大力推进，崇阳自动气象观测站网已经覆盖了辖区内的各个乡镇。区域自动站的建设，对于崇阳县的精细化预报能力和防灾减灾能力的提高发挥了重要的作用，区域自动站观测数据在为相关决策部门开展防汛抗旱工作提供了重要的依据[1-3]。然而随着预报预测业务精细化程度的越来越高，对于加密自动站数据质量的要求也在不断提升。区域自动站站点多，分布面广，数据传输机制较复杂[4]，在湖北省区域自动气象站纳入气象传输业务考核后，加密自动气象站的保障工作面临着前所未有的压力和挑战。本文通过总结在区域自动站一线保障工作中遇到的问题和解决办法，为区域自动站保障人员的维护工作提供一些参考。

1 区域自动站的结构

区域自动站一般为无人职守站点，目前多采用太阳能供电，使用GPRS网络传输数据[5]。如图1所示，以采集器为核心，包括供电系统、数据采集系统和数据传输系统。采集器将气温、风向风速、雨量、气压、湿度等传感器传递的采集信号进行处理后，将数据交给通讯系统[6]，由通讯系统通过GPRS网络将数据发送至区域自动站中心站。

2 区域自动站的日常维护工作

区域自动站保障工作中，日常维护是关键。因此区域站保障中需要进行定期巡检，在汛期前进行一次集中维护，清理站内翻斗雨量筒、杂草杂物及周围的障碍物等，按照规范要求，保证区域站周围障碍物的距离是其高度的3倍以上。同时也要注意太阳能板的干净整洁，清理太阳能板的灰尘和鸟类粪便等，保证在梅雨期连续阴雨天供电正常。

3 区域站常见故障

3.1 电池电量低缺报

区域自动气象站的供电来源是太阳能，供电方式是太阳能板产生的电能经太阳能控制器给仪器供电，多余的电能存储在蓄电池内，太阳能板产生的电能不能满足需求时，不足部分电能由蓄电池提供。在实际业务中，发现资料上传逾限、缺报时，就要考虑是否由于蓄电池电量不足导致的资料传输失败。连续阴雨天时，经常发生电池电量低停机缺报，这种情况需要给电池补充电量；也有可能太阳能充电器故障、太阳能板损坏。还有一种情况，有阳光时电池电量升高逐渐升高能正常发报，到夜间电池电量迅速下降甚至停机，这是电池储电能力减弱，需更换蓄电池。建议以2d阴雨天时，蓄电池电量少于70%作为更换蓄电池依据较为合理。在工作中，如果发现某个台站连续多日晚上23：00左右到次日07：00左右数据出现缺测，那么最可能的故障原因是该站蓄电池发生故障，容量已严重不足，应用及时检查供电系统，更换电池。

3.2 通讯传输故障导致的缺報情况

区域自动气象站数据传输使用的GPRS通信模块，它是基于中国移动GSM网络中TDMA信道传输数据。通讯传输故障会导致数据无法上传或者观测数据上传不完整。导致通讯传输故障的情况一般由以下几类：SIM卡欠费，这种情况一般出现在月初，由于目前湖北省内SIM卡有湖北省局信息与技术保障中心统一缴费，此种情况从未发生；SIM卡损坏，判断方法是将SIM卡插入手机，判读能否发送短信，若不能发送短信，则需报备上级统一更换新卡或自行更换后将更新后号码上报备案；GPRS信号弱或无GPRS信号；通讯模块故障。

在实际工作中，常发现有些站点出现数据传输不稳定，及时率低等问题。此类故障出现原因较复杂。导致该类故障的原因一般是天线或SIM卡接触不良或GPRS信号不稳定。由于现在中国移动网络向第3代、第4代移动网络升级，十年前布设GSM网络淘汰已成为趋势，GPRS信号不稳定是现在区域自动气象站面临的重要问题。短时间内GPRS信号中断，信号恢复后会补传数据，仅影响实时天气的监测产生，但不会影响后期的统计数据；长时间GPRS信号中断时，由于区域站采集器数据会覆盖，造成气象数据缺报。因此发现这种情况需要及时联系移动公司重启自动气象区域站附近的移动基站，一般重启移动基站可恢复区域自动气象站数据的传输。

3.3 多次降水过程总降水量偏小

雨量传感器内灰尘的附着在翻斗上、虫网缠绕翻斗，转轴锈蚀，漏水口堵塞等这些故障可以通过现场维护和标校容易排查；还有一种维护过程中容易忽视的地方，干簧管表面氧化腐蚀较为严重（如图2），接触电阻增大，翻斗翻转干簧管闭合采集器偶尔会感应不到降水信号，导致该站点总是比别的地方降水少，但现场标定又是合格。建议在维护时，重点检查拆下干簧管表面的氧化腐蚀情况，打磨干簧管两端接触面，然后在采集器端拔下雨量线，测量干簧管闭合时的接触电阻大小，阻值小于10Ω为佳，切忌用蜂鸣档检测（有的万用表蜂鸣档测通断时阻值小于85Ω时也会响），必要时更换干簧管。

4 远程数据判断

4.1 气温马鞍形变化

由于区域自动气象站建设场地条件受限，随着人们生活条件的改善，当年没有房屋的地方建起了高楼，当年小树苗如今绿树成荫，观测环境遭到破坏，有时阴影投射到观测场内，尤其是在冬季气温会呈马鞍形变化。

4.2 资料应用平台上数据比较

同一个区域，有些气象要素具有空间一致性，时间上连续，临近站点有一定的可比性和可供参考性，如温度、气压、湿度等同一个区域，同一个时间内，差别不应该太大，例如某站气温15℃左右，周边相似下垫面环境的站点温度大都在20℃上下，由此可见该站点数据异常，需要现场排查故障。同一个站点气象要素（如温度、湿度、气压）具有一定的连续性，数据跳变很可能是观测仪器出现故障。需要注意也并不是所有的数据跳变都是故障，冷空气过境、强天气的发生等都可能引起的温度跳变。

4.3 雷达产品也可以作为区域自动气象站数据判定依据

在降水方面，由于自然降水具有时空分布不均匀、降水面积和强度变化大的特点，使用常规的质量控制方法很难判断某个站点降水是否异常。而雷达可以实时探测云和降水结构及系统发生、发展演变情况，高时空分辨率的雷达定量降水估测可以很好的反映一定区域的实时降水情况，因此利用雷达开展降水估算的研究，是区域自动站降水数据判别的最有效途径。雷达产品中的基本反射率、组合反射率、1h降水、3h降水等产品，在一定程度上都能反应某一站点降水情况，也可以通过雷达产品确定降水区域。

5 结束语

区域自动气象站数量多、覆盖范围广，由于客观条件的限制，对区域自动气象站的监测通常采用网上巡查、电话拨叫等方式，被动的故障检修。但有些区域自动气象站上的传感器有的已使用十多年，随着时间的推移很多传感器发生零点漂移、接触点腐蚀、轴承磨损等，数据质量得不到有效控制，急需对区域自动气象站进行标校核查。现有数据传输方式受限，由于第4代通信技术大规模的应用，十年前依托第2代移动通信技术GPRS数据传输网络趋于淘汰，区域自动气象站信号差，无信号的站点有增无减，迁站已不是解决信号弱的有效方法，升级区域自动气象站传输模块以适应新的通信网络是当务之急。采取有效经验和方法不仅能够提高维护保障的工作效率，而且对于区域自动站的稳定可靠的工作，数据及时准确上传有着重要的意义。

参考文献

[1]中国气象局综合观测司.气象装备技术保障手册[G].北京：中国气象局综合观测司，2011.

[2]Vaisala.Vaisala HUMICAP温湿度探头HMP155操作手册 [G].芬兰：Vaisala，2000.

[3]安徽省大气探测中心.安徽区域加密自动气象站维护实用手册[G].合肥：安徽省大气探测中心，2008.

[4]何健.广东省区域自动气象站资料的质量控制与评估[J].广东气象，2011.

[5]刘岩，马辉.区域自动气象站常见故障分析及处理[J].山东气象，2011（3）.

[6]王会荣.自动气象站日常维护和故障处理原则与方法[J].现代农业科技，2012（5）.